第二节分子的立体结构教案_中学教育-高中教育.pdf

学习必备 欢迎下载 第二节分子的立体结构（第一课时）教学目标：1.会判断一些典型分子的立体结构，认识分子结构的多样性和复杂性，理解价层电子对互斥模型。2.通过对典型分子立体结构探究过程，学会运用观察、比较、分类及归纳等方法对信息进行加工，提高科学探究能力。3.通过观察分子的立体结构，激发学习化学的兴趣，感受化学世界的奇妙。教学重点：价层电子对互斥模型 教学难点：能用价层电子对互斥模型解释分子的立体结构 新课导入展示 CO2、H2O、CH4 、NH3、BF3、CH2O 分子的球棍模型【问题】1.什么是分子的立体构型？2.同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？同为四原子分子，CH2O 与 NH3 分子的的空间结构也不同，什么原因？3.分子的立体结构与稳定性有关 二、价层电子对互斥理论（VSEPR）-预测分子的立体构型（一）几组概念 1.中心原子：对 ABn 型分子，B 围绕 A 成键，则 A 为中心原子，n 值为中心原子结合的原子数。2.价层电子对：=键个数+中心原子上的孤对电子对个数 键电子对数 =与中心原子结合的原子数 中心原子上的孤电子对数：法一：写电子式判断 法二：=1/2（a-xb）a:对于原子：为中心原子的最外层电子数 学习必备 欢迎下载 x：与中心原子结合的原子数 b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H 为 1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）【实例】P38 表 2-4，仔细观察。【巩固练习】分子或离子 键 电子对数 中心原子 a:x b 孤 电 子 对数 CO2 NH3 H2O CH4 BF3 SO2 CO32-PCl5 SO42-HCHO HCN （二）VSEPR 模型预测分子的立体构型 1.对 ABn 型的分子或离子，中心原子 A 价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。2.预测分子的立体构型 【学生】读书最后一段（1）中心原子上无孤对电子的分子：价电子都用于形成共价键 ABn 价层电子对 模型 分子或离子的立体构型 范例 n=2 2 直线形 直线形 CO2，CS2 n=3 3 平面三角形 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 4 正四面体形 正四面体形 CH4、CCl4 ABn 价层电子对 模型 分子或离子的立体构型 范例 n=三角双锥 三角双锥 正八面体 正八面体 性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 (2)中心原子上存在孤对电子的分子：中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。【展示】实例 H2O、NH3、【小结】ABn 型分子的 VSEPR 模型和立体结构 实例 键 电子对数 孤 对 电子对数 价 层 电子对数 VSEPR 模型 立 体 构型名称 电子对的排布模型 H2O 2 2 4 正四面体型 V 形 NH3 3 1 4 四面体形 三 角 锥形 SO2 NF3 PH3 H3O+【思考与交流】确定 BF3、NH4+、SO32-的模型和它们的立体构型 课堂练习 1.下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 （）A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 2.下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是 （）A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4 3.若 ABn 型分子的中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（）A.若 n=2，则分子的立体构型为 V 形 B.若 n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若 n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确【课后巩固练习】1.以上两个表格 2.实例 键 电子对数 孤 对 电子对数 价 层 电子对数 VSEPR 模型 立体构型名称 SO3 CO32-NH2-SO42-HCN CH2O 【教学反思】第二节分子的立体结构（第二课时）【新问题】1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成 CH4，而不是 CH2？2.甲烷分子呈正四面体结构，它的四个 C-H键的键长相同，键角都是 10928，四个 C-H键的性质完全相同 根据价键理论，甲烷形成四个 C-H键都应该是键，然而 C 原子最外层的四个电子分别 2 个在球形 2S 轨道、2 个在相互垂直 2P 轨道上，用它们跟 4 个氢原子的 1S 原子轨道重叠，不可能形成四面体构型的甲烷分子 如何解决上列一对矛盾？【讲解】值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 三杂化轨道理论 C：2s22p2 激发s2p2 p2s2杂化3spsp3 性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 【讲解】甲烷的形成过程：碳原子 2s 轨道中的一个电子吸收能量跃迁到 2p 轨道上，这个过程称为激发。但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是由 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混杂并重新组合成 4 个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3 杂化轨道。然后四个 sp3 杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个 sp3 杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道形成四个相同的s-sp3键，从而形成 CH4 分子。由于四个 C-H键完全相同，所以形成的 CH4 分子为正四面体，键角为 10928 1.杂化轨道理论 杂化：杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新的轨道称为杂化轨道。2.要点：（1）发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）。(3)杂化轨道的能量、形状完全相同。(4)杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；杂化后原 子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠(5)杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。(6)未参与杂化的 p 轨道，可用于形成键 【讲解】学习价层电子对互斥理论知道:NH3 和 H2O 的 VSEPR 模型和甲烷分子一样,也是正四面体的,因此它们的中心原子也是 sp3 杂化的.不同的是 NH3 和 H2O 的中心原子的 4 个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的 4 个杂化轨道显然有差【讲解】除 sp3 杂化轨道性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 外，还有 sp 杂化轨道和 sp2 杂化轨道。sp 杂化轨道由 1 个 s 轨道和 1 个 p 轨道杂化而得；sp2 杂化轨道由 1 个 s 轨道和 2 个 p 轨道杂化而得，3.杂化类型（1）SP3 杂化（2）sp 杂化 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。（3）sp2 sp2 杂化轨道间的夹角是 120 度，分子的几何构型为平面正三角形 【归纳总结】思考题：根据以上事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型 sp 杂化 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。例：BeCl2 分子形成 激发 2s 2p Be 基态 2s 2p 激发态 杂化 键合 直线形 sp 杂化态 直线形 化合态 Cl Be Cl 2s 2p B 的基态 2s 2p 激发态 正三角形 sp2 杂化态 B F F F B Cl 1200 Cl 性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 4.如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型 杂化轨道数=价层电子对数=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数 分子 杂化轨道数 杂化类型 VSEPR 模型 分子空间构型 CO2 CH2O SO2 NH3 H2O CH4 【结论】当中心原子的价层电子对数为 4 时，其杂化类型为 sp3 杂化，当中心原子的价层电子对数为 3 时，其杂化类型为 sp2 杂化，当中心原子的价层电子对数为 2 时，其杂化类型为 sp 杂化。【反馈练习】用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。（1）CH2CH2 （2）CHCH 【讲解】C 原子在形成乙烯分子时，碳原子的 2s 轨道与 2 个 2p 轨道发生杂化，形成 3 个 sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个 C 原子的 2 个 sp2 杂化轨道分别与 2 个 H 原子的 1s 轨道形成 2 个相同的键，各自剩余的 1 个 sp2 杂化轨道相互形成一个键.各自没有杂化的 1 个 2p 轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。思考题：根据以下事实总结：2.如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 【讲解】C 原子在形成乙炔分子时发生 sp 杂化。两个碳原子以 sp 杂化轨道与氢原子的 1s 轨道结合形成键。各自剩余的 1 个 sp 杂化轨道相互形成 1 个键，两个碳原子的未杂化 2p 轨道分别在 Y 轴和 Z 轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。【注意】：杂化轨道只能用于形成键或容纳孤对电子，剩余的未杂化 p 轨道还可形成键。【练习】在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？1CO2 2 H2O C 原子发生 SP 杂化生成了两个 SP 轨道分别与两个 O 原子的一个 P 轨道形成两个键；C 原子剩余的两个 P 轨道分别与两个 O 原子剩余的 1 个 P 轨道形成两个键。O 原子发生 SP3 杂化生成了四个 SP3 杂化轨道，其中的两个分别与两个 H 原子的 S 轨道形成两个键；O 原子剩余的两个 SP3 杂化轨道分别被两对孤对电子占据。2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A、CO2 与 SO2 B、CH4 与 NH3 C、BeCl2 与 BF3 D、C2H4 与 C2H2 3.为什么 CH4、NH3 与 H2O 分子中中心原子的杂化轨道的类型都是 sp3 杂化，但三者的空间构型却大不相同？4.BF3 是平面三角形，但 NF3 却是三角锥形，试用杂化轨道理论加以说明。性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 视野了解】第三课时 四配合物理论简介【实验】2-1，观察实验，填写 P41 表格 固体 哪些溶液呈天蓝色 实验说明什么离子无色，什么离子呈天蓝色 【结论】呈天蓝色的物质是水和铜离子，【Cu(H2O)42+【思考与交流】1.Cu2+与 H2O 是如何结合的呢？2.为什么 CuSO4 5H 2O 晶体是蓝色而无水 CuSO4 是白色？【思考】除水外，是否还有其他微粒也是电子对给予体呢？性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载【实验 2-2】现象 向硫酸铜水溶液中加入氨水 蓝色沉淀 Cu2+2NH3 H2O=Cu(OH)2+2NH4+继续加入氨水 沉淀溶解，形成深蓝色溶液 Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-加入乙醇 深蓝色的晶体:Cu(NH3)4 SO4H2O Cu(NH3)42+离子 【实验 2-3】在盛有氯化铁溶液（或任何含有的 Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液 现象：生成血红色溶液 原因：生成Fe(SCN)n3-n (n=16)作用：检验或鉴定 Fe3+，用于电影特技和魔术表演 （一）配位键 1概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键 2.形成条件：一方要有孤对电子，一方要有空轨道 注意：配位键是一种特殊的共价键 H3O+、NH4+中含有配位键 配位键与其他共价键的性质完全相同 3.配位键的表示方法 性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 （二）配位化合物（配合物）1.把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。说明：配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多。含有配位键的化合物不一定是配位化合物，如 H3O+、NH4+中含有配位键 2.配合物的组成 中心原子：也称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5 中的 Ni 和 Fe 都是中性原子 配位体：配位体可以是阴离子，如 X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、PO43-等；也可以是中性分子，如 H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配位体中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如 NH3 中的 N 原子，H2O 分子中的 O 原子，配位原子常是 VA、VIA、VIIA 主族元素的原子。配位数：与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数 配离子的电荷数：等于中心离子和配位体总电荷数的代数和 注意：有些配合物没有外界：如【Co(NH3)Cl3】，是难电离的物质 练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式 【课后巩固练习】1.气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头 2、向下列配合物的水溶液中加入 AgNO3 溶液，不能生成 AgCl 沉淀的是（）性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固学习必备 欢迎下载 A:Co(NH3)4Cl2 Cl B:Co(NH3)3Cl3 C:Co(NH3)6 Cl3 D:Co(NH3)5Cl Cl2 3、人体内血红蛋白是 Fe2+卟林配合物，Fe2+与 O2 结合形成配合物，而 CO 与血红蛋白中的 Fe2+也能生成配合物，根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。若发生 CO 使人中毒事故，首先该如何处理？还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的 Fe2+结合？4、下列分子或离子中都存在着配位键的是 ()ANH3、H2O BNH4+、H3O+CN2、HClO D Cu(NH3)42+、PCI3 5.下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。性和复杂性理解价层电子对互斥模型通过对典型分子立体结构探究过程学会运用观察比较分类及归纳等方法对信息进行加工提高科学探究能力通过观察分子的立体结构激发学习化学的兴趣感受化学世界的奇妙教学重点价层电子对互体构型同为三原子分子和分子的空间结构却不同什么原因同为四原子分子与分子的的空间结构也不同什么原因分子的立体结构与稳定性有二价层电子对互斥理论预测分子的立体构型一几组概念中心原子对型分子围绕成键则为中心原数中心原子上的孤电子对数法一写电子式判断法二对于原子为中心原子的最外层电子数学习必备欢迎下载与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为其他原子为该原子的最外层电子数实例表仔细观察巩固